高曉軍，陳小勇

（長慶鉆井總公司，陜西 西安 7 1 0 0 1 8）

提升鉆井節(jié)能發(fā)電機有效利用率探討

高曉軍，陳小勇

（長慶鉆井總公司，陜西 西安 7 1 0 0 1 8）

在長慶地區(qū)，節(jié)能發(fā)電機因安裝簡易、效能突出而被廣泛使用。但在管理與維護方面存在誤區(qū)，現(xiàn)場使用中故障多，有效利用率有待進一步提高。本文對送修節(jié)能發(fā)電機故障統(tǒng)計分析，提出維護保養(yǎng)的方法技巧，并結(jié)合鉆井工況，匹配鉆井設(shè)備功率，探討合理的使用方法。

節(jié)能發(fā)電機；現(xiàn)狀分析；預防措施；有效利用率

節(jié)能發(fā)電機廣泛應(yīng)用于機械傳動的J、L系列和機電復合驅(qū)動的L D B系列鉆機上。長慶區(qū)域目前使用最多的是1 F C 6系列三相無刷同步節(jié)能發(fā)電機，其次是西峰電機廠生產(chǎn)的T Z HW系列無刷節(jié)能發(fā)電機。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 2 0 1 6年上井維修和送修情況

我廠保障3個工程項目部共1 2 4個鉆井隊節(jié)能發(fā)電機，上井維修9隊次，修理1 4臺次，其中機械故障和電路故障如圖1所示。

機械部分主要是軸承磨損、端蓋內(nèi)孔擴大、軸彎曲等，電路部分主要是A V R電路板壞、定子繞組燒損、勵磁裝置元器件損壞或開路、勵磁機組件故障等，均影響鉆井生產(chǎn)。

1.2 現(xiàn)場使用情況

因管理者和日常崗位負責人對節(jié)能發(fā)電機的性能參數(shù)、維護保養(yǎng)存在誤區(qū)，以致過載、盲目使用、過保養(yǎng)、欠維修等問題頻發(fā)。

（1）過載問題。

井場用電設(shè)備包括循環(huán)系統(tǒng)、井場照明系統(tǒng)、井場電控系統(tǒng)及營區(qū)供電，以及電動轉(zhuǎn)盤等，如表1所示。

圖1 節(jié)能發(fā)電機故障分析

從現(xiàn)場實際配置的節(jié)能發(fā)電機功率來看，6 0 0 k W、3 7 5 k W、3 0 0 k W機型使用普遍，由上表可知，除Z J 4 0 V鉆機外，其他的不能全負載使用。在實際生產(chǎn)中，為追求油料成本節(jié)約，存在負載過大甚至長期過載運行現(xiàn)象，必然引起發(fā)電機嚴重發(fā)熱，繞組溫度過高，導致繞組絕緣降低、被破壞，定子繞組和勵磁機故障率提高。且發(fā)電機功率不足時，遇到突變載荷，發(fā)電機的響應(yīng)跟不上，電壓和頻率波動大，對發(fā)電機造成沖擊，同時燒毀井上用電設(shè)備或降低使用壽命。

表1 鉆井用電設(shè)備負載統(tǒng)計表

柴油機通過減速箱或并車傳動箱等機構(gòu)，驅(qū)動節(jié)能發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。有些鉆井隊盲目為了節(jié)約油料，在起下鉆等工況下使用，因柴油機負荷急劇變化，以致節(jié)能發(fā)電機轉(zhuǎn)速也會急劇變化。

由公式（1）得：節(jié)能發(fā)電機頻率與轉(zhuǎn)速同步變化。

由公式（2）得：節(jié)能發(fā)電機電壓也隨轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，電壓和頻率的急劇變化，對發(fā)電機造成沖擊，節(jié)能發(fā)電機的保護系統(tǒng)動作，導致頻繁跳閘，以致于全井場停電，鉆井作業(yè)處于停止的不安全狀態(tài)，因此，現(xiàn)有的節(jié)能發(fā)電機在鉆井作業(yè)中利用率低。

（3）過保養(yǎng)。

節(jié)能發(fā)電機保養(yǎng)，按要求使每運行4 0 0 0 h加注4 0 g潤滑脂，但從送修的發(fā)電機看，存在黃油加注過量現(xiàn)象（圖2）。

圖2 黃油加注過量

過保養(yǎng)會造成軸承散熱不良，降低使用壽命，部分進入轉(zhuǎn)子、定子腔內(nèi)，極易沾塵土，影響線圈繞組散熱并降低絕緣，嚴重時可致線圈燒毀。

（4）欠維護。

從送修設(shè)備觀察到，電控盒、定子轉(zhuǎn)子腔內(nèi)灰雨防潮措施不到位。

由電路故障分析得知，5月到1 0月間的陰雨天，節(jié)能發(fā)電機電路故障多發(fā)生在這個時間段，因空氣潮濕，發(fā)電機的繞組絕緣降低，當?shù)陀?.2 MΩ，不經(jīng)過烘干直接加載使用，造成定子繞組和勵磁繞組，電子元器件燒損。

2 預防措施

2.1 提高現(xiàn)場安裝標準

因節(jié)能發(fā)電機轉(zhuǎn)速高，以及柴油機的余振，本身易振動，振動會造成A V R調(diào)壓板、電感器等電子元器件松動，并使線路松動、磨破絕緣層，造成打火燒毀元件，有時甚至導致主回路線路故障，振動還會加速發(fā)電機軸承的損壞，嚴重時會發(fā)生定子掃膛設(shè)備事故。

節(jié)能發(fā)電機安裝應(yīng)做到平、正、穩(wěn)、全、牢、靈、通，應(yīng)堅決避免聯(lián)軸器不同軸現(xiàn)象發(fā)生，位置在鋪臺上的，應(yīng)仔細檢查支撐強度，防止出現(xiàn)共振現(xiàn)象，并在班前會、班中按要求檢查地腳螺絲固定情況。

2.2 強化維護保養(yǎng)及啟動前安全檢查

每天班前會和班中檢查發(fā)電機外殼、檢測驅(qū)動端和自由端溫度，按要求給軸承加注黃油，使用中若有異響、三相負載不平衡、電壓不穩(wěn)、發(fā)電機溫度高等，及時停用檢查，以免造成嚴重后果。每口井完井時檢查內(nèi)部各種元器件的固定，電線老化等，并定期清掃內(nèi)部灰塵；陰雨潮濕天氣不得使用節(jié)能發(fā)電機，重新啟動前，使用兆歐表檢查繞組絕緣，低于0.2 MΩ，采用電流短路干燥法烘干后再啟動，該方法是將電子繞組出口短接，使發(fā)電機在額定轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)勵磁電流，使三相定子電流升至額定電流的5 0%～1 0 0%，并打開發(fā)電機觀察孔，以便帶出濕氣，但要密切注意定子端部溫度及定子、轉(zhuǎn)子電流大小。使用兩年送機修公司保養(yǎng)。

2.3 聯(lián)合廠家改良性能

鉆井環(huán)境惡劣，工況復雜。為有效地保證井場供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性，引入穩(wěn)頻穩(wěn)壓裝置，該裝置可適用于三相平衡負載或完全不平衡負載，任意相均可作為單相電源使用，應(yīng)當配備使用冷凝加熱器，可以在絕緣受潮時烘干線圈繞組，防止加載時被擊穿，加裝電阻溫度計與傳感器，可對各種原因?qū)е碌睦@組過熱進行保護，這兩種保護設(shè)施的價格不高，但能有效地保護發(fā)電機主體，繼而大幅度降低維修費用。另外，還可以加裝空氣過濾器，起到防塵作用。

3 合理使用

在石油鉆機中，節(jié)能發(fā)電機的出現(xiàn)是在綜合利用鉆機柴油機的剩余功率基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以有剩余功率才有節(jié)能發(fā)電機的使用，下面就合理利用剩余功率，整體提高能效兩方面展開探討。

3.1 合理利用剩余功率

柴油機有剩余功率，以及其負荷穩(wěn)定，是節(jié)能發(fā)電機使用的基礎(chǔ)。剩余功率與使用柴油機臺數(shù)直接關(guān)聯(lián)，轉(zhuǎn)速與鉆井工況相關(guān)。

（1）功率匹配問題。

鉆井從開鉆起，要求使用雙柴油機。兩臺柴油機功率：8 1 0 k W×2=1 6 2 0 k W，開單泵鉆進，此時鉆機所需功率為：

Z J 7 0 L D B鉆機：-9 6 0×0.8＝7 6 8 k W；Z J 5 0 L D B鉆機：9 6 0×2×0.8＝7 6 8 k W；

Z J 4 0 V鉆機：（3 3 0＋9 6 0）×0.8＝1 0 3 2 k W。

根據(jù)以上分析：Z J 7 0 L D B鉆機、Z J 5 0 L D B鉆機使用的功率不足配備功率的4 7%，Z J 4 0 V鉆機其使用的功率不足配備功率的6 3%，使用節(jié)能發(fā)電機可以替代柴油機發(fā)電機，能效明顯。

若打長水平段水平井，需要開啟雙泵，須開啟三臺柴油機，同樣可得剩余功率多，使用節(jié)能發(fā)電機合理，能效突出。

（2）工況選擇。

為確保節(jié)能發(fā)電機有效利用，因選擇柴油機負荷變化穩(wěn)定的工況，如鉆井、循環(huán)、取芯等，避開起下鉆、處理復雜等負荷變化大的工況。

3.2 整體提高能效

用不用節(jié)能發(fā)電機要算經(jīng)濟效益總賬。超載、柴油機負荷急劇變化時節(jié)能發(fā)電機電壓波動大，極易燒毀A V R調(diào)壓板，因沒有相關(guān)修理技術(shù)，更換需1.4萬元，而且材料組織周期長，造成節(jié)能發(fā)電機長時間閑置，有效利用率極低。

選擇正常鉆進工況、合理開啟柴油機臺數(shù)，使用節(jié)能發(fā)電機后，雖然柴油機輸出功率增大，經(jīng)計算其負荷率可達9 0%以上，根據(jù)柴油機的負荷特性曲線分析，此時柴油機基本上處于最佳經(jīng)濟負荷狀態(tài)，其油耗只略有增加，一臺節(jié)能發(fā)電機每年可節(jié)省柴油4 0 t，還可節(jié)約潤滑油、冷卻液及常規(guī)維護配件費用等，整體上經(jīng)濟效益突出，節(jié)能明顯，也符合清潔鉆井要求。

4 結(jié)語

節(jié)能發(fā)電機在長慶區(qū)域廣泛使用，但因過載、盲目使用、過保養(yǎng)、欠維修等問題，故障率高，有效利用率低。分析原因后，著力提高安裝標準，強化日常維護保養(yǎng)，聯(lián)合廠家改良節(jié)能發(fā)電機性能，進一步闡明管理及維護保養(yǎng)方面觀點，從本質(zhì)上提出合理利用剩余功率和整體提高能效的措施，從而提高節(jié)能發(fā)電機有效利用率，真正使節(jié)能發(fā)電機成為鉆井清潔節(jié)能的典型設(shè)備。

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